Technologie innowacyjne

Nie ma ścisłej definicji innowacyjności w technologii, podobnie jak w każdej innej dziedzinie techniki. Intuicja podpowiada, że pojęcie innowacyjności może się wiązać z ewolucyjnym znajdowaniem nowych rozwiązań starych problemów, bądź też odkrywanie zupełnie nowych obszarów działania, w których nie ma jeszcze ustalonych rozwiązań, zatem każde nowe rozwiązanie może (ale wcale nie musi) prowadzić do przełomowych odkryć.

To drugie podejście jest jednocześnie najbardziej perspektywiczne i najbardziej ryzykowne, gdyż nigdy nie wiadomo, czy lata pracy poświęcone na prace nad pionierskim rozwiązaniem doprowadzą do użytecznych wyników.

Spróbujmy ocenić innowacje technologiczne z perspektywy historycznej na przykładzie techniki oświetleniowej. Załączona tabelka przedstawia przegląd źródeł światła stosowanych w technice od najstarszych do najnowszych. Przy porównaniu bierzemy pod uwagę trzy ważne parametry źródeł światła: sprawność energetyczną, określającą ile procent zużytej energii zamienia się na światło widzialne, trwałość oraz zdolność oddawania barw, czyli stopień podobieństwa do światła słonecznego.

Każde z kolejno pojawiających się w technice sztucznych źródeł światła było w swoim czasie wielką innowacją technologiczną. Jednakże rozwój wcale nie przebiegał liniowo, jedne parametry poprawiały się, inne bywały poświęcane na rzecz poprawy sprawności.

Pierwszą wielką innowacją technologiczną była świeca, zapewniająca światło o stabilnej wartości i łatwości użytkowania bijącej na głowę poprzednie źródła w rodzaju pochodni czy kaganków oliwnych. Zauważmy, że już świeca zapewniała zupełnie przyzwoite oddawanie barw, chociaż sprawność i trwałość świecy były z dzisiejszego punktu widzenia mizerne.

Kolejne innowacje pojawiły się dopiero w XIX-tym wieku: światło naftowe i gazowe.Sprawność wzrosła 5-krotnie, w wzrost trwałości był imponujący: zachowały się instalacje oświetlenia gazowego, działające do dnia dzisiejszego, chociaż ich używanie ma dziś charakter muzealny.

Największą innowacją w technice oświetleniowej był okupiony mrówczą pracą wynalazek Edisona: żarówka elektryczna, która na sto lat zdominowała oświetlenie na świecie. Sprawność żarówek przekroczyła magiczną barierę 1%, pod względem zdolności oddawania barw żarówki są do dzisiaj niepokonane, niestety w trwałości nastąpił regres: dostępne w handlu żarówki rzadko przeżywają więcej niż 2000 godzin użytkowania, zabójcze dla nich jest załączanie. Gdybyśmy sobie mogli pozwolić na pracę bez wyłączania, to żywotność żarówek byłaby znaczenie większa: żarówka na posterunku straży pożarnej w Livermore świeci już ponad 100 lat bez przerwy.

Kolejne innowacje w oświetleniu pojawiły się w drugiej połowie XX wieku, były nimi lampy wyładowcze różnych rodzajów, najbardziej udana była świetlówka, która panowała w oświetleniu przez kolejnych czterdzieści lat.

Zauważmy, że świetlówka górowała nad żarówką tylko jednym parametrem: sprawność świetlówki jest 10 razy wyższa od sprawności żarówki, pozostałe parametry nie są imponujące: oddawanie barw jest gorsze, a przyrost średniej trwałości jest ledwie kilkakrotny.

Charakterystycznym przykładem ślepej uliczki w innowacyjności jest lampa wyładowcza sodowa: jej sprawność jest wprawdzie 3-krotnie lepsza niż zwykłej świetlówki, lecz inny ważny parametr oddawanie barw - pogorszył się katastrofalnie: lampa sodowa świeci żółtym kolorem i barw w jej świetle nie da się rozróżniać.

Pod koniec lat 60 XX wieku pojawiła się kolejna innowacja, której zastosowanie na początku nie miało nic wspólnego z oświetleniem. Pierwsze diody elektroluminescencyjne miały sprawność poniżej 0.1%, świeciły światłem czerwonym a trwałość ich wynosiła kilkaset godzin. Cena ówczesnych LED-ów była tak wysoka, że jedynym zastosowaniem mogły być wyświetlacze kalkulatorów.

Po 30 latach pracy na technologią LED mamy do dyspozycji sztuczne światła, które ma szansę stać się innowacją równie wielką jak kiedyś świeca a później żarówka. Dostępne dzisiaj LEDY-y świecące światłem białym są lepsze od poprzednio dostępnych źródeł światła we wszystkich ważnych parametrach: sprawność przekroczyła 20% i szybko zbliża się do granicy teoretycznej 44%, oddawanie barw jest doskonałe a trwałość zbliża się do 100 000 godzin. Można przypuszczać, że parametry bliskie granicom teoretycznym zostaną osiągnięte w niezbyt odległym czasie.

Jak widać z przedstawionych przykładów, dotychczasowy rozwój oświetlenia miał charakter bardziej ewolucyjny niż rewolucyjny. Innowacje miały charakter stopniowej poprawy poszczególnych parametrów, przy czym każda kolejna generacja oświetlenia była w stanie poprawiać parametry w coraz mniejszym stopniu.

Czy to oznacza, że zbliża się czas jakiejś innowacji typu rewolucyjnego, która otworzy zupełnie nowe perspektywy?